火星探测器气囊式着陆缓冲装置及其缓冲特性研究

发布时间：2021-03-04 00:38

　　随着深空探测技术的提高,各国相继制定了新的火星探测计划,不约而同地将所用到的探测方式由飞掠、绕飞、硬着陆转向能够实现有效载荷安全着陆,随后利用搭载的探测设备,开展移动巡视探测、星壤样品采集和潜入式原位探测的软着陆探测方式。在实现软着陆的众多手段中,缓冲气囊具有优良的缓冲性能,且成本低廉、质量较轻、结构简单、易于折叠、可回收重复利用,已成为新的研究热点。本文以火星软着陆为应用背景,针对火星软着陆过程中出现较大回弹及冲击过载等问题,拟采用多气囊缓冲的方式,设计一种旨在提高着陆安全性的缓冲装置,通过方案设计、理论建模与动力学仿真相结合的研究手段,对其着陆缓冲过程中气囊系统缓冲特性进行分析,为火星探测器气囊式着陆缓冲装置的设计提供参考依据。首先,基于对以往火星探测活动的调研,规划设计火星探测器总体构成及工作流程,在此基础上,选定缓冲气囊系统六气囊排布模式,针对着陆缓冲过程,建立能量方程、绝热压缩与排气释能过程参数化模型及气囊单元多外形参数化模型,确定影响气囊缓冲系统着陆缓冲性能的各项因素。其次,对气囊系统有限元仿真所采用的理论基础——控制体积法进行详细介绍,并基于该理论建立已有文献中胶囊状双缓... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：硕士

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“嫦娥三

陆后的姿态等优点，在深空探测早期就被应用到着陆器缓冲装置中。苏联于1970年9月12日发射的Luna16探测器，由上升级、下降级两部分组成，采用液压式着陆缓冲装置实现了月球表面的软着陆，是第一个在月球背面实现着陆并完成采样返回的探测器[22,23]。美国Surveyor着陆器也采用了液压缓冲器，在液压缸内的液体介质中加入了硅树脂以增强其可压缩性。但在一次Surveyor月球着陆器月面软着陆探测试验中，着陆器着陆完成后出现了液体介质泄漏的现象，因此，使用液压缓冲器必须要很好地解决缓冲器的密封和温控等问题[24]。图1-2Luna16探测器[22]图1-3Surveyor着陆器[24](3)薄壁金属管变形式缓冲器薄壁金属管变形式缓冲器是通过锥台对胀环扩径过程中产生的塑性变形和摩擦来吸收冲击能量的，工作原理如图1-4所示，当冲击载荷达到设定值时，锥台由于所受压力过大而向下运动进入胀环，由于锥台大端的外径大于胀环的内径，胀环发生扩径现象，将冲击能量转换为胀环的塑性变形及胀环和锥台之间的摩擦热能，达到缓冲吸能的目的[25]。该缓冲器结构简单、缓

Surveyor着陆器[24]


本文编号：3062242